BIM技術在我國裝配式建筑中的應用與發展

摘" 要：近年來隨著綠色建筑理念的普及，裝配式建筑所占的市場份額逐步提升，如何解決在發展過程中出現的各類問題，更好地發揮裝配式建筑的優越性，是綠色建筑行業的首要任務。BIM技術的引用在裝配式建筑行業發揮重要的作用，通過利用其強大的信息處理及多平臺交互功能，幫助項目全生命周期中的各個參與方準確把握工程信息，實現對項目的統籌兼顧。該文對BIM技術在我國裝配式建筑中的應用現狀進行探討，對應用過程中面臨的問題進行匯總。并針對近年來國家發布的相關政策，總結出未來BIM在裝配式建筑中應用的發展方向。以促進BIM標準體系的持續完善與加深裝配式建筑信息化程度。從而加深BIM技術對裝配式建筑行業的影響，擴大相關的市場空間，促進經濟效益增長。

關鍵詞：BIM；裝配式建筑；信息交流；應用價值；發展前景

中圖分類號：TU761.12" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）10-0168-05

Abstract： In recent years， with the popularization of the concept of green architectures， the market share of prefabricated buildings is also gradually increasing. Therefore， it is a primary task of the green architecture industryto solve various problems displayed in the development process， so as to give full play to prefabricated buildings. The introduction of BIM technology plays an indispensable role in the prefabricated construction industry. The use of its powerful information processing and multi-platform interaction functions provides help for all participants in the whole life cycle of the project to accurately grasp the engineering information， so as to achieve the overall consideration of the project. This paper discusses the application status of BIM technology in prefabricated buildings in China， and summarizes the problems faced in the application process. In view of the relevant policies issued by the state in recent years， the development direction of BIM application in the future is summarized， in order to promote the continuous improvement of the BIM standard system and deepen the degree of informatization of prefabricated buildings. This will help enhance the impact of BIM technology on the prefabricated construction industry，expand the relevant market space， and promote economic growth.

Keywords： BIM; prefabricated architecture; information exchange; application value; development prospects

隨著時代的發展，綠色環保的理念越來越被大家重視，我國在綜合國力提升的同時，也更加注重促進綠色可持續的發展，在此背景下建筑行業也迎來了挑戰和升級。作為綠色建筑的代表——裝配式建筑，自20世紀50年引入我國后，一直在不斷創新與發展，2013年以來，中央及地方相關政策的出臺促使裝配式建筑得以快速發展。而如何將新興技術與裝配式建筑進行有效結合，以使裝配式建筑進一步發展，是未來努力的方向。

1" 我國裝配式建筑的發展以及遇到的問題

裝配式建筑的特點，是根據項目的需求，將梁、板、柱和梯等構件進行拆分深化，將構件在工廠中進行預制生產，再運輸到施工場地進行組裝。相比于傳統的混凝土現澆，裝配式施工可以縮短工期，減少現場天氣對施工進度的影響，同時減少現場揚塵及噪音污染，實現綠色施工[1]。

我國裝配式建筑的歷史可以追溯到20世紀50年代，通過借鑒蘇聯、美英及東歐各國的經驗，裝配式建筑得到了快速發展[2-6]。但由于當時的技術水平限制，所建造的建筑存在著隔音不佳、抗震性能差和漏雨滲水等問題，致使裝配式建筑的發展在80年代進入低谷期。進入21世紀以后，綠色可持續發展理念成為主流，綠色建筑進入大眾視野，加之政府相關政策的大力支持，促使裝配式建筑迎來發展新契機。在2020年，全國新開工裝配式建筑面積達6.3億m2，較2019年增長50%[7]。在住建部發布的《“十四五”建筑業發展規劃》中提出，到2025年，計劃裝配式建筑占新建建筑的比例達30%以上，建設一批綠色建造示范工程[8]。

在大力發展建筑工業化的同時，也要正確看待裝配式建筑在發展過程中存在的一些問題。近幾年來，我國設計建造的裝配式建筑與傳統現澆混凝土建筑相比并沒有展現所預期的優勢，在品質、效率和造價等方面甚至還不如傳統現澆混凝土建筑[9-10]，主要有以下幾點因素：

1）對圖紙的精度要求高。深化設計不僅需要考慮當地設計標準及項目要求，而且每個構件都需要圖紙，出圖工作量大，傳統繪圖方式存在一定難度。

2）相關執行標準不明確。執行標準的不明確，會導致構件的生產沒有可以依循的質量管理體系，甚至從設計到吊裝都會受到制約，嚴重影響了施工的準確度及安全性。

3）各個部門之間溝通協作存在困難。裝配式建筑的構件深化設計會產生大量的圖紙，信息繁多復雜，傳遞過程中難度大。而在項目全周期實施過程中，需要多方人員協同合作，信息的及時溝通反饋至關重要。

4）相關技術人才的培養。裝配式建筑的構件深化設計需要專業人員及時查察設計漏洞、鋼筋碰撞和預埋預留等多種問題。現場吊裝也需要專業人員對構件精準定位，保證施工的安全與效率。這就需要相關人員經驗充足，急需培養相關人才[11]。

5）模具的合理利用。裝配式建筑的造價無法降低的一個原因就是模具價格高昂，在深化設計時，應將相似建筑部位盡量拆分為相同模塊，使構件的模板可以重復利用或者重新組裝利用，以達到節約經費的目的。

2" BIM技術的發展

BIM技術（Building Information Modeling）通過三維精確建模，將多維模型信息進行集成，將設計、施工和運營管理等過程同步到一個平臺，以幫助項目參與方充分掌握項目信息。在對模型進行改動時，可以對相關信息都進行更新，能夠有效提高設計效率和質量。

BIM技術的實踐最初在芬蘭、挪威和新加坡等國家進行，而后美國等國家也加入了早期實踐的隊伍，美國也成為長期的全球建筑排頭兵。如今BIM技術的應用已經相當普及，包括中國在內的多個國家都對該項技術加以青睞[12]，其在建筑工程、室內設計、機電安裝、工程管理和造價把控等方面均有所運用，成為建筑業發展的重要支撐。

我國從2003年開始引進BIM技術。2011年以后，BIM技術在我國的應用得以快速發展。在2012年為了加強BIM軟件的開發，中國成立了BIM開發聯盟，旨在對相關技術進行深入研究，并制定相關設計標準，此舉大大提高了工程建設行業的BIM熱度。

近年來，隨著BIM技術的深入研究，BIM與一系列新型概念的有機結合，進一步發揮著其對項目的良性影響。通過將不同的技術，比如BIM+云計算、BIM+VR和BIM+物聯網等進行有機結合，實現規劃和運營統籌兼顧，加強環節銜接性，更有效地發揮BIM的作用。

3" BIM技術對裝配式建筑的影響

如上文所說，裝配式建筑在實際運用中存在的一個重要問題就是，項目各部門之間的信息交流不夠簡潔有效。而BIM技術的出現，為裝配式建筑的發展注入了新的活力，通過借助其強大的信息處理和收集能力，可以對項目模型（主要是預制構件）的信息進行建立并加以管理[13]。

在設計階段，通過借助BIM技術對圖紙進行建模，幫助設計者從三維立體的視角對設計的模型進行全局掌控，特別是對復雜建筑的細節能夠進行直觀呈現，幫助設計者發現設計漏洞，還可以借助碰撞檢測系統對管線進行檢查，避免安全隱患的發生。同時BIM也可以為建筑工程提供協同設計，幫助機電設計、水暖設計等專業在設計過程中有效地溝通交流，保證整體設計的完善。

在生產階段，可以通過BIM技術幫助工廠把控生產信息。預制構件工藝是裝配式建筑的核心，由于裝配式建筑需要對項目的各個部位進行拆分預制，一棟普通的三層小樓就可能存在上百個構件，在實際生產運輸時容易發生信息錯誤，從而影響生產進度甚至危害工程安全。通過使用BIM對項目深化設計的信息進行整合分類，通過云端平臺將生產信息共享至工廠，工廠可以結合射頻識別技術（Radio Frequency Identification， RFID）將構件的參數信息存錄，并將二維碼打印粘貼到構件上，以方便后續的運輸及安裝。通過BIM技術的便利性和共享性，可以幫助設計部門和生產部門對構件信息進行同步交流，可以大大提高生產效率[14-15]。

在施工階段可以通過讀取安裝在構件內部的RFID芯片，對構件的尺寸材料、出入庫信息和安裝位置等進行檢驗校核。借助RFID技術與BIM技術的結合，可以對構件更新的信息及時掌控，根據需要調整生產、運輸、安裝進度，避免出現產品出庫后信息無法接收與檢驗的問題。通過掌握產品的動態信息，提升現場施工的管理質量，才可以更充分發揮BIM的作用，提高施工整體效率。

同時也可以借助BIM平臺整合處理裝配式建筑從設計生產到施工各個環節所需的信息，有針對性地體現建筑構件的結構設計、深化設計、工廠預制和現場吊裝等環節，并且生成包含時間日程的圖表，極大地提高設計效率。幫助設計方、建設方、施工方以及項目監管方進行有效溝通，從而使信息在項目整個工作周期中準確地傳遞，避免因信息不對等而帶來各種問題[16]。

4" BIM技術在我國建筑業中的應用及發展

2006年科技部發布《國家“十一五”科學技術發展規劃》[17]，為BIM技術的發展提供了進一步的支持。在此期間修編了GB/T 25507—2010《工業基礎平臺規范》，對工業設備接入云數據、工業大數據、工業APP和平臺服務與應用等標準進行了規定完善。在基礎研究成果方面取得主要成就包括，針對建筑設計和施工設計開發了BIM建模系統，并開發了“基于BIM的工程項目4D施工動態管理系統”。在此時期，工業建筑及工程項目之間的信息化交流技術得到了大力發展，為之后裝配式建筑與BIM技術的結合運用打下了良好的基礎。

2016年發布的《國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》[18]指出，要“大力培養裝配式建筑設計、生產、施工、管理等專業人才”，鼓勵校企合作，開展相關課程。推行工程總承包，優化管理架構及相關制度，促進信息交流。

2017年住建部印發的《建筑業發展“十三五”規劃》[19]則指出，應加大BIM應用和加強國產BIM軟件研發，推進以BIM為核心的信息化技術的開發應用。

2022年住建部印發的《“十四五”建筑業發展規劃》[20]，對建筑行業的發展提出2035年遠景目標，旨在建立更完善的市場運行機制，更高質量地發展體系框架。其中涉及BIM的主要內容是，推進自主可控軟件研發，建立技術框架和標準體系，完善BIM報建審批標準。

回顧近年的發展，BIM在裝配式建筑中的應用主要面臨以下幾類問題：軟件開發、標準制定、人才培養、信息共享。未來BIM技術在裝配式建筑中的應用也應該著重解決這幾類問題。

4.1" 軟件開發

由于國內BIM技術引進較晚，起步也比較慢，基礎理論研究較少，相對于國外的使用程度也存在著一定偏差。目前國內外市場使用的主流BIM軟件是Revit系列、Navisworks等軟件，國內自主開發的軟件有PKPM系列、廣聯達系列等。

然而，BIM技術的應用推廣仍具有一定的難度，目前行業內主要使用的是國外的BIM軟件，這些軟件大多是根據國外的BIM基礎理論標準設計的，在軟件的本地化程度方面仍有所欠缺，與中國本土的建筑標準規范契合度有待提升。在實際的項目全生命周期中，各參與方也有自己習慣的軟件工具，在信息交流時存在偏差，一個軟件中的模型導入另一個軟件時，存在著兼容錯誤、信息錯位、數據丟失等問題。

因此開發適合國情的BIM軟件，是推進BIM技術在裝配式建筑中應用的重要基石。

4.2" 標準制定

2012年以來國家和地方都相繼出臺了一些BIM標準及規范，例如北京住建委2014年2月發布的《民用建筑信息模型設計標準》[21]、住建部2017年5月發表的《建筑信息模型施工應用標準》[22]等，但我國BIM市場仍處于探索階段，行業技術集約化程度較低，尤其是施工、運維等環節相關的規范標準依舊需要編制完善。

BIM裝配式建筑的相關標準規范的編制，一方面需要住建部等相關部門在政策上大力支持，建立相關法律法規，提供優惠政策，另一方面則需要從業人員的共同努力。通過對實際設計施工中遇到的問題進行反饋、匯總，挑選出BIM在裝配式設計過程中遇到的疑點、難點，針對其提出相關建議，幫助相關部門制定標準規范。

通過相關標準規范的建立，可以促進裝配式建筑BIM構件庫的建立，并根據需要不斷豐富構件庫中虛擬構件的種類、數量和規格。標準預制構件庫的建立，有利于設計規范化，也有利于裝配式建筑資源的重復利用。比如在設計周轉安置房時，如果有規定的統一標準，就可以促使構件生產模具重復利用，節約資源，降低造價。

4.3" 人才培養

除去軟硬件方面的制約， BIM技術在裝配式建筑中的有效應用，還有很重要的一點就是對相關技術人員的培養。基于BIM技術的裝配式項目，在構件生產階段需要經驗豐富的協同深化設計人才對項目進行合理拆分，再將大量的深化數據通過云平臺進行傳遞。而生產階段的相關技術人員也要根據云平臺數據，協調構件生產、運輸流程。包括施工安裝階段，由于構件預制裝配式施工現場減少了普通工人的需求，但技術型人才不可或缺。在施工之前可以通過BIM建模對現場構件堆放布局、吊裝順序等進行模擬，保證施工順序正確無誤，使定位、吊裝和灌漿等施工步驟做到萬無一失，將工人構成從勞動型向技術型轉變。

由此可見，相關建筑企業應設立BIM信息化部門，加強對員工的培養，建立成熟的“BIM+裝配式”建設隊伍，鼓勵員工考取相關證書。高校和職業技術學校應開設相關課程，加強BIM方面的教育，同時也應加強校企合作幫助學生理論聯系實際，更好地掌握BIM在裝配式中的應用，培養建筑行業BIM技術人才儲備軍。構件生產商應跟隨市場發展，及時更新設備，確保信息化交流與生產，培養可以熟練地從云平臺讀取并使用數據的技術型工人。同時應加強對施工項目現場經理的培訓，充分發揮模擬施工技術的優越性，在現場實際施工前做足準備，及時發現問題，減少損失。

4.4" 信息共享

由于裝配式建筑從設計到建成流程繁多，施工復雜，在項目生命周期中存在著多方協同和分項進度并行的情況，當一方數據進行調整后，需要及時將信息同步給其他方。通過借助BIM建立信息共享平臺，對采購環節的廠家信息、設計階段的構件深化信息、生產階段的生產儲存信息和施工階段的運輸吊裝信息等進行集成融合，將上下游信息形成關聯，進行統一管理，實現信息共享。

未來隨著通信技術和計算機技術的發展，基于BIM的信息共享也將更加便捷高效，建筑行業需要緊跟時代的腳步，與移動終端、無線傳感網絡、云計算和數字化捕捉等[23]技術進行有機結合。借助設備與技術將多方人員聯合在一起，通過網絡平臺對現場工作進行指導，實現遠程辦公，促進項目全生命周期的信息交流。未來BIM在裝配式中的應用，還將延伸到設施管理、應急管理、后期維護等環節，通過建立云平臺儲存信息，實現項目資產的高效管理，降低運營維護成本，更大地發揮BIM的優勢。

5" 結束語

在未來隨著BIM標準體系的持續完善、裝配式建筑信息化程度的加深、相關技術型人才的增加、企業接受度的逐漸提高，BIM技術對裝配式建筑行業的影響將進一步加深，相關的市場空間將進一步放大，所產生的經濟效益也會進一步增長。

因此BIM技術在裝配式建筑中的應用發展方向非常明確：①根據我國實際情況，開發適合本土的BIM應用軟件；②上層和下級協同合作，制定BIM裝配式行業標準規范；③加強相關科技人才培養，積極推廣應用；④將BIM技術與其他先進技術有機結合，促進全生命周期信息共享。

參考文獻：

[1] 袁國樞，劉洋.綠色建筑背景下裝配式建筑的發展與應用[J].建筑結構，2021，51（22）：171.

[2] 劉凱，張英彤，段萬國，等.國內外裝配式建筑發展現狀及趨勢[J].北方建筑，2021，6（3）：5-9.

[3] ROGERS， E M. Diffusion of Innovation[M]. 4th ed. New York： Free Press， 1995.

[4] VAN NEDERVEEN G A， TOLMAN F P. Modelling multiple views on buildings[J].Automation in construction，1992，1（3）：215-224.

[5] 侯尚杰，蘇駿.英國政府推動BIM發展之國家戰略及其啟示[J].城市建筑，2018（16）：51-56.

[6] NICHOLAS N .The UK Govermment's" BIM Strategy：COBie and Beyond[J]．Journal of Building Information Modeling， 2012：29-30．

[7] 住建部：2020年全國新開工裝配式建筑面積達6.3億平方米 較2019年增長50%[EB/OL].（2021-3-14）[2022-2-20].http：//finance.people.com.cn/n1/2021/0314/c1004-32050935.html.

[8] 我國將大力發展裝配式建筑 2025年裝配式建筑占新建建筑比例將超30%[EB/OL].（2021-3-14）[2022-2-18].http：//www.gov.cn/xinwen/2022-02/09/content_5672644.htm.

[9] 牛騰.裝配式建筑的工程項目管理及發展問題研究[J].居業，2022（2）：165-167.

[10] 李青山.裝配式建筑現狀簡述[J].科學咨詢，2021（38）：58-59.

[11] 吳旭.淺述裝配式建筑優缺點及相關建議[J].建筑與裝飾，2020（26）：162，164.

[12] 王經龍.國外BIM發展概述[J].建筑工程技術與設計，2016（32）：1654.

[13] 雷早成.BIM與建筑信息化的關系及其應用價值分析[J].四川建材，2021，47（9）：40，60.

[14] 齊賀，孫佳琦，王楠，等.BIM與RFID技術用于裝配式建筑項目的施工管理研究[J].施工技術，2018，47（7）：4-6.

[15] 常春光，吳飛飛.基于BIM和RFID技術的裝配式建筑施工過程管理[J].沈陽建筑大學學報（社會科學版），2015，17（2）：170-174.

[16] 張健鵬，袁紅.BIM技術與裝配式建筑[J].城市建筑，2021，18（1）：158-160.

[17] 科技部發布《國家“十一五”科學技術發展規劃》[EB/OL].（2006-11-01）[2022-3-11].http：//www.gov.cn/gzdt/2006-11/01/content_429857.htm.

[18] 國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見[EB/OL].（2016-9-30）[2022-3-11].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2016-09/30/content_5114118.htm.

[19] 住房城鄉建設部關于印發建筑業發展“十三五”規劃的通知[EB/OL].（2017-5-4）[2022-3-12].http：//www.gov.cn/xinwen/2017-05/04/content_5190836.htm.

[20] 住房和城鄉建設部關于印發“十四五”建筑業發展規劃的通知[EB/OL].（2022-1-19）[2022-3-12].http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-01/27/content_5670687.htm.

[21] 民用建筑信息模型設計標準（DB11/T 1069—2014）[EB/OL].（2014-2-26）[2022-3-20].http：//ghzrzyw.beijing.gov.cn/biaozhunguanli/bz/jzsj/202002/t20200221_1665915.html.

[22] 住房城鄉建設部關于發布國家標準《建筑信息模型施工應用標準》（GB/T 51235—2017）的公告[EB/OL].（2017-6-29）[2022-3-20].https：//www.mohurd.gov.cn/gongkai/zhengce/zhengcefilelib/201706/20170629_232409.html.

[23] 何清華，潘海濤，李永奎，等.基于云計算的BIM實施框架研究[J].建筑經濟，2012（5）：86-89.